赫莎·埃尔顿（Hertha Marks Ayrton）是英国维多利亚时代后期杰出的女科学家。由于在电弧和沙纹方面的原创性工作，赫莎1906年获得休斯奖章，成为英国第一个获此殊荣的女科学家。1899年，她成为电器工程师学会的第一位女性会员。1902年，赫莎作为第一名女性被提名加入英国皇家学会，但由于其已婚妇女的身份被拒绝。她也被列为最应该得到更多尊重的6位女科学家之一。著名小说家乔治·爱略特的小说《丹尼尔·德龙德》中的一个角色就是以赫莎·埃尔顿为原型。

　　特殊的生活经历铸就其坚忍的品格

　　赫莎于1854年4月28日出生在英格兰苏塞克斯郡佩特沃斯市郊的小镇波特西。赫莎的父亲在她7岁时去世，母亲在父亲去世7个月后生下了妹妹温妮。赫莎一直照顾着这个妹妹，直到温妮离世。赫莎9岁时，她的阿姨马里恩·哈托格将其带去伦敦。在那里，她与表兄妹们一起接受了很好的早期教育。哈托格一家人有着极高的天赋，为赫莎提供了包括数学、音乐、古代与现代语言等方面的基础教育。

　　1873年，赫莎结识了剑桥大学格顿学院的创始人之一——芭芭拉·博迪雄。博迪雄夫人致力于妇女的教育问题，在其资助下，赫莎于1876年进入英国第一所女子寄宿学院——剑桥大学格顿学院学习。当时，格顿学院仅有25名学生。在繁重的学习任务之余，赫莎还做刺绣活帮助母亲补贴家用。其间，赫莎因病停学，在1877年10月重返格顿学院后专心于学业。1877年11月，她与格顿学院的其他5位女学生一起参加了剑桥大学初试，包括赫莎在内有3位同学位列第一等。赫莎在剑桥大学的第一位数学导师圣约翰学院的麦克阿里斯特，是数学荣誉考试优胜者、史密斯数学奖获奖者。在剑桥大学学习期间，格雷布鲁克发掘了赫莎在数学方面的天赋，并给予她很大帮助。1880年，赫莎参加了在5天内进行总计50个小时的数学荣誉考试。虽然她通过了考试，但由于当时剑桥大学并不向女性授予学位而仅仅授予证书。1881年，赫莎顺利通过了伦敦大学的考试，获得了理学学士学位。格顿学院的学习和生活紧张而有序，赫莎参加了丰富多彩的课外活动，包括合唱团、戏剧表演等。

　　1885年5月，赫莎与芬斯伯里工学院物理老师威廉·埃尔顿结婚。1886年，他们的女儿出生。他们以博迪雄夫人的名字为孩子取名芭芭拉。婚后的20多年，赫莎在丈夫威廉的支持下从事着数学和物理方面的科研工作。

　　赫莎有着很高的天赋、旺盛的精力和过人的胆识。从其经历看，由于父亲早逝、家境贫寒，年少的赫莎为了贴补家用，求学期间一直做兼职工作。这些经历不仅磨炼了她坚毅的品格，也扩大了她的社交圈，成为她日后科研生涯获得成功的因素之一。不过，家庭的重担也影响了她的身体和学业。1923年8月26日，饱受病痛折磨的赫莎去世。赫莎的挚友艾略特·勃朗特向格顿学院捐赠3000英镑成立了赫莎·埃尔顿科学奖学金，以此纪念她。

　　研究成果涉及物理和数学领域

　　赫莎的科学研究在数学与物理领域均有涉猎，包括电弧、沙纹的研究以及埃尔顿扇与线段分割器。

　　第一次世界大战期间，德国军队将氯气作为毒气投放到英军战壕中，对此赫莎构思了一种可以用来驱散毒气的类似于风扇的装置，后被称为埃尔顿扇。赫莎利用模型，将火柴盒排在一起模拟战壕的矮墙，通过实验，她发现清除战壕中的烟雾相对于清除防空壕和碉堡中的烟雾更容易。赫莎设计的风扇约一英尺见方，固定在一个T型把手上，这种风扇对气体迎面扇动的时候，可产生一个圆柱形的漩涡，将空气送入前方。赫莎本可以选择继续做理论的研究，然而她毅然选择推广这种风扇，她向陆军部提出申请并与其周旋游说了近两年。同时，她还向时任电气工程师学会会长的特里寻求帮助，希望他能与海军部方面联系。特里设法说服了陆军部的电气工程主管沃丁汉在1917年观看了演示实验，沃丁汉认为这项发明有一定的价值。赫莎设计的埃尔顿扇正式被军方接受并投入生产，超过10万个被投放到西部前线使用。

　　1885年，赫莎改进并设计了一种结构与伽利略在1597年设计的比例规结构相似的线段分割器，利用相似三角形的性质将线段分割为若干等分。经过赫莎改进的线段分割器结构简单、使用方便，由伦敦近郊霍尔本的威廉·F.史坦利公司生产。这种线段分割器可以将线段分为2—80之间的任意等分，也可以将不规则图形分为几个部分，并将不规则图形转为规则图形便于求解面积。这些功能对画家作画、温度计刻度的确定、房顶设计、绘制地图、航海图中的测距都有实际应用价值。这个小发明获得了许多好评，当年的《自然》杂志介绍了线段分割器的工作原理、使用方法，称其是建筑设计师、工程师的实用小工具。

　　与居里夫人交往密切

　　赫莎与居里夫人这两位女科学家有着长期的亲密交往。1903年6月，皮埃尔·居里在英国皇家学会做关于镭的发现的报告时，一同前往的居里夫人结识了以埃尔顿夫人身份出席活动的赫莎。居里夫妇逗留英国期间，曾受邀到埃尔顿夫妇家做客，居里夫人与赫莎也成为了好朋友。她们的友谊在之后的日子里一直持续。居里夫人曾对赫莎说：“我深受你的影响，因为你总能让人感觉到希望就在前方。”

　　两人身上的诸多共同点使她们成为好友，友谊持续终生。这两位从事科学工作的女性有着众多的共同点，她们都有两个女儿和强烈支持她们的丈夫；都有着主流文化以外的身份，居里夫人是波兰人，赫莎是犹太人。赫莎被英国皇家学院拒绝，而居里夫人也有着相似经历，被法国科学院拒之门外。

　　1911年春，赫莎前往巴黎，向物理学会介绍她在沙纹方面的研究工作。其间，赫莎与居里夫人多次见面，并去居里夫人家做客。之后，赫莎与居里夫人一直保持着通信，互相鼓励。皮埃尔去世时，许多英国的报纸报道此消息时称其为镭的发现者而只字不提居里夫人，赫莎对此进行了反击，解释到“错误本身很难纠正，然而将一位女性的工作归功到男性身上的错误就像猫一样一次次逃脱被消灭的境遇”。诺曼·洛克耶在《自然》杂志上发表评论，表示支持居里夫人成为法国科学院院士，赫莎专门写信给他，感谢他“恳求众人不以性别问题歧视脑力劳动者”。

　　作为一名维多利亚时代的女性，赫莎不仅具备坚忍的性格，而且拥有高尚的精神和道德素养。她努力推广埃尔顿扇，致力于帮助一战中士兵避免因毒气受伤害。在科学上和社会中她都是一位持久的“实验者”，她坚毅的精神在那个时代是无法被压制的，她以行动验证了她的座右铭“凡事要检验，善美要坚守”，这一准则也贯穿了她人生的始终。

　　（本文系国家自然科学基金项目“量子力学在中国的传播与发展（1900—1950）”（11205105）阶段性成果）

　　（作者单位：首都师范大学物理系；北京中学）